CN101935792A - 纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法。它以银粉、银铜合金粉末为原料，添加少量的钨、钼元素为性能调整元素，以银氧化物为反应剂，经混合、压制成形、固相原位烧结、挤压、拉拔成为银氧化铜电接触材料(丝材)。本发明的特点是：1)氧化铜的形成、氧化铜的纤维化都是在制备与加工过程中一次完成；2)氧化铜的纤维状分布，形成了具有一定取向关系的显微组织特点，使得金属氧化物扎根于银基体中，解决了传统颗粒金属氧化物在电弧侵蚀中的金属氧化物损耗的问题，提高银金属氧化物的耐电弧侵蚀性，也拓宽了银金属氧化物电接触材料的应用范围；3)具有流程短、生产成本低，容易产业化的优点。
Description
技术领域
本发明涉及贵金属基复合材料技术领域，具体是纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法。
背景技术
公知的银金属氧化物电接触材料都是颗粒金属氧化物增强银基复合材料，如AgSnO2、AgCdO、AgZnO、AgREO等。其中AgCdO电接触材料虽然其综合性能优异，被称为“万能触点材料”，但由于制备、使用过程中的毒性问题被欧盟ROS指令限制使用。其他几种银金属氧化物材料是近年发展起来的被认为是代替AgCdO复合材料最好的电接触材料；虽然这几种银金属氧化物复合材料能够基本满足市场的需求，但与AgCdO电接触材相比，其综合性能不是非常理想，特别是抗电弧侵蚀性、灭弧性方面需要进一步的改善。
另外，就传统银金属氧化物电接触材料而言，其电弧侵蚀主要是金属氧化物颗粒在电弧作用下，形成熔池，并在触头接触过程中发生金属氧化物的飞溅或粘附，造成银金属氧化物电接触材料中金属氧化物总量的减少，从而引起这种银金属氧化物电接触材料的失效，在使用中就表现为抗电弧侵蚀性差的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维氧化铜增强银基电接触复合材料的制备方法，获得了综合性能高、成本低的银氧化铜电接触材料。
本发明该方法以银粉、银铜合金粉末为原料，添加微量的钨(W)、钼(Mo)元素为性能调整元素，以银的氧化物为反应剂，控制制备工艺条件使得氧化铜的生成与材料烧结，以及氧化铜的纤维化与材料加工一次完成，获得了综合性能高、成本低的银氧化铜电接触材料。
本发明是通过下面的技术方案实现的：
原料成分及其所占重量百分比：
1)基料：银粉、银铜合金粉末，粉末粒度小于45微米；
2)反应物：银氧化物，粒度小于74微米。
3)添加物：①钨(W)粉：粒度小于45微米；②钼(Mo)粉：粒度小于45微米；
原料配方：
原料主要以银粉、银铜合金粉、银氧化物组成，其所占的重量百分比如下：
银铜合金粉：20-30％；
银氧化物：20-30％；
银粉：余量。
添加物的量为上述三种主要原料总重量的0-0.08％。
原料经配料后在混料机中混合均匀，并用等静压机压制成形制成素坯，然后将素坯送入烧结炉中进行氧化铜的生成反应和烧结，在银基体中通过原料间的固相原位反应原位生成氧化铜颗粒，成为烧结锭坯，使得基体与氧化铜颗粒的结合界面新鲜无污染、结合牢固；烧结后的锭坯再经挤压机直接挤出线杆；最后对线杆进行拉拔加工，制成银氧化铜丝材；在挤压拉拔过程中通过控制工艺使氧化铜纤维化。
其中：
①素坯成形压力：冷等静压成形：100-300MPa；
②素坯烧结温度600-900℃，时间4-8小时；
③挤压机挤出压力300-600MPa；挤出温度450-650℃；
④拉拔拉力：150-250MPa；拉拔温度250-700℃。
本发明与传统银金属氧化物电接触复合材料相比所具有的优点及积极效果：
1.氧化铜是纤维状分布，形成具有一定取向关系的显微组织特点，使得金属氧化物扎根于银基体中，能够解决传统颗粒金属氧化物在电弧侵蚀中的金属氧化物损耗的问题，提高银金属氧化物的耐电弧侵蚀性。
2.纤维状氧化铜增强的银氧化铜电接触材料颠覆了传统颗粒增强的银金属氧化物电接触材料在使用过程中的接触性能与特点，不仅对提高银金属氧化物电接触材料的综合性能具有重要意义，而且也对银金属氧化物的应用范围具有重要作用。
3.氧化铜的形成、氧化铜的纤维化都是在制备与加工过程中完成，适应了短流程的工艺特点，有利于产业化。
4.原料准备简单、工艺流程容易控制、生产周期短、产品成本低；而且可实现大批量生产，生产过程对环境无污染或少污染。
具体实施方式
实施例1
以银铜合金粉30％(重量百分比)、氧化银30％(重量百分比)、银粉40％(重量百分比)为原料，并加入总重量为0.05％的钨，经过10小时混合后，在冷等静压机中压制形成为素坯，素坯成形压力为300MPa；素坯经过850℃，4小时烧结成为锭坯；锭坯以500MPa的压力、600℃的温度条件下挤压成线杆，最后以200MPa拉拔拉力、250℃-350℃拉拔成线(丝)材。
实施例2
以银铜合金粉20％(重量百分比)、氧化银20％(重量百分比)、银粉60％(重量百分比)为原料，并加入总重量为0.08％钼(重量百分比)为原料，经过16小时混合，在冷等静压机中压制形成为素坯，素坯成形压力200MPa；素坯经过800℃、8小时烧结成为锭坯，锭坯以450MPa、500℃挤压成线杆，最后以150MPa拉拔拉力、350℃-450℃拉拔成线(丝)材。
实施例3
以银铜合金粉25％(重量百分比)、氧化银25％(重量百分比)、银粉50％(重量百分比)为原料，经过24小时混合，冷等静压成形成为素坯，素坯成形压力150MPa；素坯经过740℃、5小时烧结成为锭坯，锭坯以550MPa、550℃挤压成线杆，最后以250MPa拉拔拉力、450℃-700℃拉拔成线(丝)材。
以上实施例中的银粉、银铜合金粉、钨粉和钼粉的粉末粒度小于45微米，银铜合金粉(含铜28％)可市购，或通过银铜合金的熔炼、水雾化制粉工艺获得。氧化银粉末粒度小于74微米。
Claims (3)
1.一种纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于：原料成分及其所占重量百分比：
原料配方：原料主要由银粉、银铜合金粉、银氧化物组成，银铜合金粉：20-30％，银氧化物：20-30％，银粉：余量；再添加原料总重量0-0.08％钨粉或钼粉；
制备：原料经配料后在混料机中混合均匀，并用等静压机压制成形制成素坯，然后将素坯送入烧结炉中进行氧化铜的生成反应和烧结，在银基体中通过原料间的固相原位反应原位生成氧化铜颗粒，成为烧结锭坯，烧结后的锭坯再经挤压机直接挤出线杆；最后对线杆进行拉拔加工，制成银氧化铜丝材；其中：
①素坯成形压力：冷等静压成形：100-300MPa；
②素坯烧结温度600-900℃，时间4-8小时；
③挤压机挤出压力300-600MPa；挤出温度450-650℃；
④拉拔拉力：150-250MPa；拉拔温度250-700℃。
2.根据权利要求1所述的纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于银粉和银铜合金粉以及钨粉和钼粉的粉末粒度小于45微米。
3.根据权利要求1所述的纤维状金属氧化铜增强银基电接触材料的制备方法，其特征在于银氧化物粉末粒度小于74微米。
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